Geheime kamer in piramide ontdekt met ruimtestraling

Met behulp van kosmische straling is in de piramide van Kuhfu een niet eerder waargenomen ruimte ontdekt. De techniek werkt alsof de piramide door een scanner is gehaald.

Het ontdekken van graf-of praalruimten in piramiden hoort tot de ultieme triomf van de Egyptologie. Tot op heden gebeurde dat vooral door kundigheid en graafwerk. Japanse en Franse onderzoekers hebben daar nu een gereedschap aan toegevoegd: het meten van straling uit de ruimte. Ze publiceerden over hun onderzoek in het tijdschrift Nature.

Bij hun onderzoek gaat het om de piramide van Kuhfu of Cheops, de farao die rond 2500 v.C. heerste. De piramide is 139 m hoog en 230 m breed, en ligt op het Giza Plateau  waar ook de beroemde Sfinx is te vinden. Het bouwwerk bevat drie bekende kamers: de Koningskamer, de Koninginnekamer en de Grote Galerij.

Op basis van uiterst nauwkeurige zwaartekrachtmetingen bestond er al langer een vermoeden dat er in de piramide nog een vierde ruimte moest zijn. Die meting registreert afwijkingen in de zwaartekracht door variaties in de grote steenmassa. Ondanks proefboringen in de piramide werd die kamer echter nooit gevonden.

Muonen

Het bestaan ervan is nu wel aangetoond door gebruik te maken van de muonen die ontstaan in de bovenste atmosfeer van de aarde door ruimtestraling. Die muonen met bijna de lichtsnelheid kunnen honderden meter steen passeren, worden daar naar alle mogelijke richtingen verstrooid voordat ze uiteindelijk worden geabsorbeerd. Het mooie is dat er aan de hand van de intensiteit van het signaal een verschil valt te meten wanneer de muonen wel of geen een holle ruimte passeren.
 

Muon
Een muon is een equivalent van het elektron, maar dan met een ruim 200 keer grotere massa. Het ontstaat onder andere door de interactie van kosmische straling (een mix van deeltjes en licht met heel hoge energie) met de atmosfeer en de aarde. De muonen die zo ontstaan gaan dan bijna even snel als het licht. Dus ook al leven ze maar kort, ze hebben een vervaltijd van een paar µsec (1 µs = 10^-6 s), door hun snelheid leggen ze toch enorme afstanden af. En omdat ze zich door hun zwaarte minder aantrekken van het materiaal waar ze doorheen gaan, dringen muonen veel dieper door in vaste stoffen dan gamma- of röntgenstralen. De eigenschap wordt onder meer gebruikt om er zware constructies mee door te lichten. Dat is onder meer gedaan met de zwaar beschadigde kerncentrales van Fukushima Daiichi.

Wat de metingen lastig maakt is dat in zo’n massief bouwwerk als de piramide van Kuhfu slechts 1 % van de muonen de detector bereikt. Daardoor moet er verschillende maanden worden gemeten om een betekenisvol resultaat te krijgen.

Drie verschillende metingen

De onderzoekers van universiteiten in Japan en Frankrijk gebruikten drie verschillende meetmethoden om de muonen te detecteren. Pas wanneer die alle drie hetzelfde resultaat opleverden waren ze zeker van hun ontdekking. Die methoden zijn:

► met speciale fotogevoelige films in de Koningskamer

Het gaat om films die aan weerzijden van de drager een gevoelige laag hebben van bijna een tiende millimeter. Die kunnen in drie dimensies de baan van een muon vastleggen. De films werden twee maanden belicht en op verschillende plaatsen in de Koningskamer neergezet om de richting van het muonsignaal nauwkeurig te bepalen. Na het ontwikkelen van de films werden ze automatisch uitgelezen.

De al bekende ruimten in de piramide waren duidelijk terug te zien. Maar er bleek ook een onbekende holte met een lengte van minstens 30 m.
 

► met een hodoscoop in de Koningskamer

Een tweede meting gebeurde met een zogeheten hodoscoop waarbij het traject van een muon wordt vastgelegd met de lichtflitsjes die ze in het materiaal van de detector veroorzaken. Ook dit meetinstrument werd in de Koningskamer neergezet en leverde een soortgelijk resultaat als de fotogevoelige films.

► met gasdetectoren biten de piramide

Het gaat om vrij grote meetkamers die zijn gevuld met gas. Passerende muonen ioniseren lokaal het gas, en de geladen ionen worden vervolgens gedetecteerd. Voor een goede meting waren drie van die detectoren nodig op verschillende posities aan de rand van de piramide. Na drie maanden meten werd ook op deze manier de onbekende holle ruimte waargenomen.
 

Geen details

De onderzoekers hebben nu ligging en grootte van de onbekende holle ruimte bepaald, maar de gebruikte meetmethode levert verder geen details. Zo is het mogelijk dat de holle ruimte bestaat uit meerdere kamers. Ongetwijfeld zal de ontdekking worden gebruikt om met meer traditionele methoden de holle ruimte op te zoeken. Voor de Japanse en Franse onderzoekers ging het er vooral om aan te tonen dat methoden uit de deeltjesfysica geschikt zijn voor archeologisch onderzoek.
 

Het is overigens niet voor het eerst dat de muonen worden gebruikt om archeologische gebouwen te onderzoeken. Dat gebeurde eerder met de piramide van Khafre, waarbij ook een nog onbekende kamer werd ontdekt, en de Piramide van de Zon in de Mexicaanse stad Teotihuacan,